(57)【要約】  ガラス物品の強化方法、および、その方法で形成された強化ガラス物品を開示する。その方法は、ガラス物品を、約４時間から約８時間、イオン交換溶液と接触させる工程を含む。イオン交換溶液は、約３７０℃から約４１０℃の温度を有する。イオン交換溶液は、約６５モル％から約７５モル％のＫＮＯ３と、２５モル％から３５モル％のＮａＮＯ３とを含む。接触工程前に、ガラス物品は、約５５モル％から約７５モル％のＳｉＯ２と、約８モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３と、約５モル％から約１２モル％のＮａ２Ｏと、約８モル％から約１４モル％のＬｉ２Ｏと、０モル％から約１モル％のＫ２Ｏと、０モル％から約２モル％のＭｇＯと、０モル％から約２モル％のＣａＯと、０モル％から約２モル％のＺｒＯ２との組成物を有する。
2019509965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス物品の強化方法において、
ガラス物品を、約４時間以上から約８時間以下の期間、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液と接触させる工程と、
前記イオン交換溶液を、前記ガラス物品から分離する工程と、
を含み、
前記イオン交換溶液は、
約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、
約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３と、
を含み、
前記接触工程前に、前記ガラス物品は、
約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、
約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、
約８モル％以上から約１４モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、
０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２と、
を含むものである方法。
【請求項２】
前記ガラス物品の厚さは、約１ｍｍ以下である、請求項１に記載のガラス物品の強化方法。
【請求項３】
前記ガラス物品の厚さは、約０．４５ｍｍ以上から約０．８５ｍｍ以下であることと、
前記接触工程の前記期間は、約５時間以上から約７時間以下であることと、
前記イオン交換溶液は、前記接触工程中に、約３８０℃以上から約４００℃以下の温度を有するものであることと、
前記イオン交換溶液は、
約６８モル％以上から約７２モル％以下のＫＮＯ３、および、
約２８モル％以上から約３２モル％以下のＮａＮＯ３を、
含むものであることと、
のうち少なくとも１つが真である、請求項１または２に記載のガラス物品の強化方法。
【請求項４】
前記ガラス物品は、
約６２モル％以上から約６８モル％以下のＳｉＯ２と、
約１０モル％以上から約１３モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約７モル％以上から約１０モル％以下のＮａ２Ｏと、
約９モル％以上から約１３モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０．０１モル％以上から約０．０７モル％以下のＫ２Ｏと、
０．０１モル％以上から約０．５モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約１モル％以下のＣａＯと、
を含むものである、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス物品の強化方法。
【請求項５】
強化アルミノケイ酸塩ガラス物品において、
前記ガラス物品は、
前駆体ガラス物品と、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液を、約４時間以上から約８時間以下の期間、互いに接触させる工程と、
前記イオン交換溶液を、前記前駆体ガラス物品から分離して、前記強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を生成する工程と、
を含む方法によって形成され、
前記イオン交換溶液は、
約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、
約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３と、
を含み、
前記前駆体ガラス物品は、
約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、
約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、
約８モル％以上から約１５モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０モル％以上から約２モル％以下のＫ２Ｏと、
０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２と、
を含み、
約１９０ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐えるものであるガラス物品。
【請求項６】
前記前駆体ガラス物品は、
約６２モル％以上から約６８モル％以下のＳｉＯ２と、
約１０モル％以上から約１３モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約７モル％以上から約１１モル％以下のＮａ２Ｏと、
約９モル％以上から約１２モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、
０モル％以上から約１モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約１モル％以下のＣａＯと、
を含むものである、請求項５に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【請求項７】
約２００ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐えるものである、請求項５または６に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【請求項８】
約２２０ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐えるものである、請求項５から７のいずれか１項に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【請求項９】
約０．８ｍｍ以下の厚さ、および、約３５ｋｇｆ（約３４３Ｎ）以上の摩耗耐性を有するか、および／または、
約０．５５ｍｍ以下の厚さ、および、約１５ｋｇｆ（約１４７Ｎ）以上の摩耗耐性を有する、請求項５から８のいずれか１項に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【請求項１０】
消費者向け電子製品において、
前面、後面、および、側面を有する筐体と、
少なくとも部分的には前記筐体内に備えられ、少なくとも、制御部、メモリ、および、前記筐体の前記前面に、または、該前面に隣接して備えられた表示部を含むものである電気的構成要素と、
前記表示部の上に配置されたカバーガラスと、
を含み、
前記筐体の一部または前記カバーガラスの少なくとも１つが、請求項５から９のいずれか１項に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を含むものである電子製品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１６年３月１８日出願の米国仮特許出願第６２／３１０，２７２号に基づく優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、概して、ガラス物品に関し、より具体的には、化学強化されて、高い落下および摩耗耐性を有するリチウム系ガラス物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス物品は、電子製品利用、自動車利用、および、建築材利用でさえなど、様々な消費者向け市販製品の利用例で、一般的に使われている。例えば、携帯電話、コンピュータ表示画面、ＧＰＳ装置、テレビなどの消費者向け電子装置は、一般に、ガラス物品を表示部の一部として組み込んでいる。これらの装置のいくつかにおいて、ガラス物品は、表示部がタッチ画面の場合など、タッチ機能を可能にするためにも利用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの装置の多くは移動自在で、したがって、その装置に組み込まれたガラス物品は、使用中と運搬中の両方で、衝撃、および／または、亀裂、擦り傷などの損傷に耐えるように、十分丈夫である必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、ガラス物品の強化方法は、ガラス物品を、約４時間以上から約８時間以下の期間、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液と接触させる工程と、イオン交換溶液を、ガラス物品から分離する工程とを含む。イオン交換溶液は、約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３とを含む。接触工程前に、ガラス物品は、約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、約８モル％以上から約１４モル％以下のＬｉ２Ｏと、０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２とを含む。
【０００６】
他の実施形態によれば、強化ガラス物品の製造方法は、ガラス物品を、約４時間以上から約８時間以下の期間、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液と接触させる工程と、イオン交換溶液を、ガラス物品から分離する工程とから実質的になる。イオン交換溶液は、約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３とから実質的になる。接触工程前に、ガラス物品は、約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、約８モル％以上から約１４モル％以下のＬｉ２Ｏと、０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２とを含む。
【０００７】
更なる実施形態によれば、強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を、前駆体ガラス物品と、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液を、約４時間以上から約８時間以下の期間、互いに接触させる工程と、イオン交換溶液を、前駆体ガラス物品から分離して、強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を生成する工程とを含む方法によって形成した。イオン交換溶液は、約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３とを含む。前駆体ガラス物品は、約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、約８モル％以上から約１５モル％以下のＬｉ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＫ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２とを含む。この強化アルミノケイ酸塩ガラス物品は、約１９０ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐える。
【０００８】
本開示の態様（１）において、ガラス物品の強化方法を提供する。その方法は、ガラス物品を、約４時間以上から約８時間以下の期間、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液と接触させる工程と、イオン交換溶液を、ガラス物品から分離する工程とを含み、イオン交換溶液は、約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３とを含み、接触工程前に、ガラス物品は、約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、約８モル％以上から約１４モル％以下のＬｉ２Ｏと、０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２とを含む。
【０００９】
本開示の態様（２）において、ガラス物品の厚さが約１ｍｍ以下である、態様（１）に記載のガラス物品の強化方法を提供する。
【００１０】
本開示の態様（３）において、ガラス物品の厚さが約０．４５ｍｍ以上から約０．８５ｍｍ以下である、態様（１）または（２）に記載のガラス物品の強化方法を提供する。
【００１１】
本開示の態様（４）において、接触工程の期間が約５時間以上から約７時間以下である、態様（１）から（３）のいずれか１つに記載のガラス物品の強化方法を提供する。
【００１２】
本開示の態様（５）において、イオン交換溶液は、接触工程中に、約３８０℃以上から約４００℃以下の温度を有するものである、態様（１）から（４）のいずれか１つに記載のガラス物品の強化方法を提供する。
【００１３】
本開示の態様（６）において、イオン交換溶液は、約６８モル％以上から約７２モル％以下のＫＮＯ３と、約２８モル％以上から約３２モル％以下のＮａＮＯ３とを含むものである、態様（１）から（５）のいずれか１つに記載のガラス物品の強化方法を提供する。
【００１４】
本開示の態様（７）において、イオン交換溶液は、約７０モル％のＫＮＯ３と、約３０モル％のＮａＮＯ３とを含むものである、態様（１）から（６）のいずれか１つに記載のガラス物品の強化方法を提供する。
【００１５】
本開示の態様（８）において、ガラス物品は、約６２モル％以上から約６８モル％以下のＳｉＯ２と、約１０モル％以上から約１３モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約７モル％以上から約１０モル％以下のＮａ２Ｏと、約９モル％以上から約１３モル％以下のＬｉ２Ｏと、０．０１モル％以上から約０．０７モル％以下のＫ２Ｏと、０．０１モル％以上から約０．５モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約１モル％以下のＣａＯとを含むものである、態様（１）から（７）のいずれか１つに記載のガラス物品の強化方法を提供する。
【００１６】
本開示の態様（９）において、強化ガラス物品の製造方法を提供する。その方法は、ガラス物品を、約４時間以上から約８時間以下の期間、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液と接触させる工程と、イオン交換溶液を、ガラス物品から分離する工程とから実質的になり、イオン交換溶液は、約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３とから実質的になり、接触工程前に、ガラス物品は、約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、約８モル％以上から約１４モル％以下のＬｉ２Ｏと、０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２とから実質的になるものである。
【００１７】
本開示の態様（１０）において、イオン交換溶液は、約６８モル％以上から約７２モル％以下のＫＮＯ３と、約２８モル％以上から約３２モル％以下のＮａＮＯ３とを含むものである、態様（９）に記載の強化ガラス物品の製造方法を提供する。
【００１８】
本開示の態様（１１）において、ガラス物品は、約６２モル％以上から約６８モル％以下のＳｉＯ２と、約１０モル％以上から約１３モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約７モル％以上から約１０モル％以下のＮａ２Ｏと、約９モル％以上から約１３モル％以下のＬｉ２Ｏと、０．０１モル％以上から約０．０７モル％以下のＫ２Ｏと、０．０１モル％以上から約０．０５モル％以下のＭｇＯと、０．２モル％以上から約１モル％以下のＣａＯとを含むものである、態様（９）または（１０）に記載の強化ガラス物品の製造方法を提供する。
【００１９】
本開示の態様（１２）において、イオン交換溶液は、接触工程中に、約３８０℃以上から約４００℃以下の温度を有するものである、態様（９）から（１１）のいずれか１つに記載の強化ガラス物品の製造方法を提供する。
【００２０】
本開示の態様（１３）において、強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。強化アルミノケイ酸塩ガラス物品は、前駆体ガラス物品と、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液を、約４時間以上から約８時間以下の期間、互いに接触させる工程と、イオン交換溶液を、前駆体ガラス物品から分離して、強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を生成する工程とを含む方法によって形成され、イオン交換溶液は、約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３とを含み、前駆体ガラス物品は、約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、約８モル％以上から約１５モル％以下のＬｉ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＫ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２とを含み、強化アルミノケイ酸塩ガラス物品は、約１９０ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐える。
【００２１】
本開示の態様（１４）において、前駆体ガラス物品は、約６２モル％以上から約６８モル％以下のＳｉＯ２と、約１０モル％以上から約１３モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約７モル％以上から約１１モル％以下のＮａ２Ｏと、約９モル％以上から約１２モル％以下のＬｉ２Ｏと、０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、０モル％以上から約１モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約１モル％以下のＣａＯとを含むものである、態様（１３）に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。
【００２２】
本開示の態様（１５）において、約２００ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐えるものである、態様（１３）または（１４）に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。
【００２３】
本開示の態様（１６）において、約２２０ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐えるものである、態様（１３）から（１５）のいずれか１つに記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。
【００２４】
本開示の態様（１７）において、約０．８ｍｍ以下の厚さ、および、約３５ｋｇｆ（約３４３Ｎ）以上の摩耗耐性を有する、態様（１３）から（１６）のいずれか１つに記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。
【００２５】
本開示の態様（１８）において、約０．５５ｍｍ以下の厚さ、および、約１５ｋｇｆ（約１４７Ｎ）以上の摩耗耐性を有する、態様（１３）から（１７）のいずれか１つに記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。
【００２６】
本開示の態様（１９）において、イオン交換溶液は、約６８モル％以上から約７２モル％以下のＫＮＯ３と、約２８モル％以上から約３２モル％以下のＮａＮＯ３とを含むものである、態様（１３）から（１８）のいずれか１つに記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。
【００２７】
本開示の態様（２０）において、イオン交換溶液は、接触工程中に、約３８０℃以上から約４００℃以下の温度を有するものである、態様（１３）から（１９）のいずれか１つに記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。
【００２８】
本開示の態様（２１）において、消費者向け電子製品を提供する。その消費者向け電子製品は、前面、後面、および、側面を有する筐体と、少なくとも部分的には筐体内に備えられ、少なくとも、制御部、メモリ、および、筐体の前面に、または、前面に隣接して備えられた表示部を含むものである電気的構成要素と、表示部の上に配置されたカバーガラスとを含み、筐体の一部またはカバーガラスの少なくとも１つが、態様（１３）から（２０）のいずれか１つに記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を含む。
【００２９】
更なる特徴および利点を、次の詳細な記載に示し、それは、部分的には、当業者には、その記載から明らかであるか、または、次の詳細な記載、請求項、および、添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を実施することによって分かるだろう。
【００３０】
ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、様々な実施形態を記載し、請求した主題の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。添付の図面は、様々な実施形態の更なる理解のために提供されたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を形成する。図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を示し、明細書の記載と共に、請求した主題の原理および動作を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本明細書に開示した実施形態による強化ガラス物品を概略的に示している。
【図２】リングオンリング耐摩耗性試験装置を概略的に示す断面図である。
【図３Ａ】本明細書に開示した任意の強化された物品を組み込んだ例示的な電子装置の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの例示的な電子装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本明細書において、強化ガラス物品の強化方法を開示する。その方法のいくつかの実施形態は、ガラス物品を、約４時間以上から約８時間以下の期間、イオン交換溶液と接触させる工程を含み、イオン交換溶液は、接触中に、約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有する。接触工程後に、イオン交換溶液とガラス物品を分離する。いくつかの実施形態において、イオン交換溶液は、約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３とを含む。いくつかの実施形態において、ガラス物品は、接触工程前に、約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、約８モル％以上から約１４モル％以下のＬｉ２Ｏと、０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２とを含む。
【００３３】
いくつかの実施形態によるガラス組成物は、リチウムアルミノケイ酸塩ガラスである。イオン交換溶液と接触する前のガラス物品の組成物を、個々の成分ごとに、次に記載する。次に、具体的なガラス組成物、および、ガラス組成物を構成する成分の範囲を、分けて記載するが、ガラス組成物を構成する様々な成分は、限定することなく組み合わせうるものであり、本開示の実施形態において、構成成分の全ての可能な組合せを想定していると理解すべきである。
【００３４】
いくつかの実施形態において、ＳｉＯ２は、ガラス組成物に最も多く含まれる成分であり、したがって、ＳｉＯ２は、ガラス組成物から形成されるガラスネットワークの主成分である。純粋なＳｉＯ２は、比較的低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。しかしながら、純粋なＳｉＯ２は、高い融点を有する。したがって、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度が高すぎる場合には、ガラス組成物の成形性が低下しうる。それは、ＳｉＯ２の濃度が高いほど、ガラスの溶融が難しくなり、それは、次に、ガラスの成形性に悪影響を与えるからである。例えば、５０モル％未満のＳｉＯ２など、ＳｉＯ２の濃度が低いガラスは、低い耐久性、および、低い耐失透性を有する傾向があるので、容易に成形するためには、５５モル％より多くのＳｉＯ２を有することが実用的である。
【００３５】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、約６０モル％以上から約７０モル％以下、約６２モル％以上から約６８モル％以下、約６４モル％以上から約６６モル％以下、約６５モル％のＳｉＯ２、または、その中の任意の部分範囲など、約５５モル％以上から約７５モル％以下の濃度で、ＳｉＯ２を含む。
【００３６】
いくつかの実施形態のガラス組成物は、ＳｉＯ２に加えて、Ａｌ２Ｏ３を更に含む。Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２と同様に、ガラスネットワーク形成物質として機能する。Ａｌ２Ｏ３は、ガラス組成物の粘度を高める。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３の濃度を、ＳｉＯ２の濃度に対して、更に任意で、アルカリ酸化物の濃度に対して、ガラス組成物の中でバランスさせた場合には、Ａｌ２Ｏ３は溶融ガラスの液相温度を低下させ、それによって液相粘度を高め、例えばダウンドロー処理など、ある形成処理とのガラス組成物の適合性を高めうる。更に、Ａｌ２Ｏ３は、アルカリケイ酸塩ガラスのイオン交換性能を高める。
【００３７】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、Ａｌ２Ｏ３を、約９モル％以上から約１４モル％以下、約１０モル％以上から約１３モル％以下、約１１モル％以上から約１２モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約８モル％以上から約１５モル％以下の濃度で含む。
【００３８】
アルカリ金属酸化物（以下、「Ｒ２Ｏ」と称し、「Ｒ」は、１つ以上のアルカリ金属である）を、ガラス組成物に加えて、ガラスの粘度を低下させ、ガラスの溶融性および成形性を高めうる。更に、アルカリ金属酸化物は、ガラスの応力と屈折率プロファイルの両方を変えるイオン交換も可能にする。Ｒ２Ｏの含有量が高すぎると、ガラスの熱膨張係数が高くなりすぎ、ガラスの熱衝撃耐性が低下しうる。本明細書に開示したガラス組成物は、アルカリ金属酸化物として、Ｌｉ２Ｏを含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、アルカリ金属酸化物として、Ｌｉ２Ｏに加えて、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、および、Ｃｓ２Ｏの１つ以上を含む。
【００３９】
いくつかの実施形態において、組成物は、Ｌｉ２Ｏを、約９モル％以上から約１３モル％以下、約１０モル％以上から約１２モル％以下、約１０モル％以上から約１１モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約８モル％以上から約１４モル％以下の濃度で含む。
【００４０】
いくつかの実施形態において、組成物は、Ｎａ２Ｏを、約６モル％以上から約１１モル％以下、約７モル％以上から約１０モル％以下、約８モル％以上から約１０モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約５モル％以上から約１２モル％以下の濃度で含む。
【００４１】
いくつかの実施形態において、組成物は、Ｋ２Ｏを、約０．０１モル％以上から約０．５モル％以下、約０．０１モル％以上から約０．０７モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０モル％以上から約１モル％以下の濃度で含む。
【００４２】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、Ｒ２Ｏを、約１５モル％以上から約２０モル％以下、約１６モル％以上から約１９モル％以下、約１７モル％以上から約１８モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約１４モル％以上から約２２モル％以下の全濃度で含む。
【００４３】
比較的多量のＲ２Ｏをガラス組成物に含むことで、小さいアルカリ金属イオンと大きいアルカリ金属イオンのイオン交換処理（例えば、約４００℃の溶融ＫＮＯ３および／またはＮａＮＯ３塩浴内でのイオン交換）中の相互拡散を高めることが可能である。いかなる特定の理論にも縛られる訳ではないが、比較的多量のＲ２Ｏは、Ａｌ３＋に対して電荷補償剤として作用し、それによって、酸素で電荷が相殺された四面体配位ユニットを形成しうる。この四面体配位は、ガラス物品の強度を高めることを可能にする。
【００４４】
高い圧入損傷耐性を保持するために、いくつかの実施形態によるガラス組成物は、約０．７５：１．０以上から約１．０：１．０以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０．５：１以上から約１．０：１．０以下のＡｌ２Ｏ３のＲ２Ｏに対するモル比を有する。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、約０．９：１．０以上から約１．１：１．０以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０．８：１．０以上から約１．２：１．０以下のＡｌ２Ｏ３のＬｉ２Ｏに対するモル比を有する。
【００４５】
ガラス組成物は、いくつかの実施形態において、アルカリ土類金属酸化物などの他の成分を含みうる。いくつかの実施形態において、アルカリ土類金属酸化物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、および、それらの組合せから選択しうる。これらの酸化物を加えて、ガラスの溶融性、耐久性、および、安定性を高めうる。更に、アルカリ土類金属酸化物を安定剤として加えて、ガラス組成物が様々な環境条件に曝された際のガラス組成物の劣化を回避するのを助けうる。しかしながら、ガラス組成物に加えるアルカリ土類金属酸化物が多すぎると、成形性を低下させうる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、アルカリ土類金属酸化物を、約０．５モル％以上から約２．５モル％以下、約１．０モル％以上から約２．０モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、０モル％以上から約３．０モル％以下濃度で含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、ＣａＯを、約０．２モル％以上から約１．０モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０モル％以上から約２．０モル％以下の濃度で含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、ＭｇＯを、約０．０１モル％以上から約０．５モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０モル％以上から約２．０モル％以下の濃度で含む。
【００４７】
ガラス組成物の実施形態は、ガラス組成物の化学耐久性を高めうるＺｒＯ２を含みうる。更に、ＺｒＯ２は、ガラス転移温度を上昇させ、ガラス組成物の熱膨張係数を低下させうる。
しかしながら、ＺｒＯ２の量が多いと、ガラス組成物の成形性を低下させうる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、ＺｒＯ２を、約０．５モル％以上から約１．８モル％以下、約０．８モル％以上から約１．５モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０モル％以上から約２モル％以下の濃度で含む。
【００４８】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、例えば、ＳｎＯ２、硫酸塩、塩化物、臭化物、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、および、Ｃｅ２Ｏ３などの清澄剤を含みうる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、１つ以上の清澄剤を、約０．００２モル％以上から約０．９モル％以下、約０．０５モル％以上から約０．８モル％以下、約０．１モル％以上から約０．７モル％以下、約０．１モル％以上から約０．３モル％以下、約０．１５モル％、または、その中の任意の部分範囲など、０モル％以上から約１．０モル％以下の濃度で含む。硫酸塩を清澄剤として採用した実施形態において、硫酸塩は、約０．００１モル％以上から約０．１モル％以下の量で含められうる。
【００４９】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、ＳｎＯ２を、約０モル％以上から約０．００１モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０モル％以上から約０．０１モル％以下の濃度で含む。いくつかの他の実施形態において、ガラス組成物は、ＴｉＯ２を、約０．０１モル％以上から約０．０５モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０モル％以上から約０．１モル％以下の濃度で含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、ＳｒＯを、約０．００１モル％以上から約０．０５モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０モル％以上から約０．１モル％の濃度で含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、Ｆｅ２Ｏ３は、約０．０１モル％以上から約０．０５モル％以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０モル％以上から約０．１モル％以下の濃度で含む。
【００５０】
本明細書に開示した実施形態によるガラスは、例えば、ガラスシートなどのガラス物品に成形しうる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、少なくとも１３０キロポアズ（１３ｋＰａ・ｓ）の液相粘度を有し、限定するものではないが、例えば、フュージョンドロー処理、スロットドロー処理、および、リドロー処理などの適切な成形技術によって、ダウンドローが可能である。他の実施形態において、ガラスシートを、フロート処理によって製作しうる。
【００５１】
ガラス組成物を、例えば、任意の適切な厚さを有するガラスシートなどのガラス物品に成形しうる。例えば、携帯電話、（ラップトップおよびタブレットを含む）コンピュータおよびＡＴＭのタッチ画面またはタッチ画面カバーガラスなど、電子装置で使用されるガラス物品について、ガラス物品は、約１ｍｍ以下の厚さを有しうる。いくつかの実施形態において、ガラス物品は、約０．４ｍｍ以上から約１ｍｍ以下、約０．４５ｍｍ以上から約０．８５ｍｍ以下、または、その中の任意の部分範囲など、約０．２ｍｍ以上から約１ｍｍ以下の範囲の厚さを有する。
【００５２】
いくつかの実施形態によれば、ガラス物品は、例えば、イオン交換によって、化学強化される。イオン交換可能なガラス組成物は、典型的には、例えば、Ｌｉイオンなど、より小さな１価のアルカリ金属イオンを含み、それを、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、または、Ｃｓイオンなど、より大きな１価のアルカリ金属イオンと交換しうる。いくつかの実施形態において、最初に、ガラス組成物は、イオン交換処理中にＮａイオンと置換可能なＬｉイオンを含む。このタイプのイオン交換が可能な例示的なガラス組成物を、以下に記載する。
【００５３】
イオン交換処理は、ガラス物品をイオン交換溶液と接触させる工程を含む。ガラス物品を、噴霧、浸漬、または、他の成膜技術によって、イオン交換溶液と接触させうる。いくつかの実施形態において、イオン交換処理は、ガラス物品を、イオン交換溶液の溶融浴中に浸漬させる工程を含む。ガラス物品の母材中の（Ｌｉイオンなどの）より小さいイオンが、イオン交換溶液中の（ＮａイオンまたはＫイオンなどの）より大きいイオンで置換される反応を高めるように、イオン交換条件を選択する。図１を参照すると、上記のようなイオン交換処理により、圧縮応力層１１０が、イオン交換溶液と接触したガラス物品１００の表面に形成される。図１は、圧縮応力層１１０を有する１つの表面だけを示しているが、圧縮応力層１１０は、ガラス物品１００の多数の表面に形成しうると理解すべきである。圧縮応力層１１０は、ガラス物品の強度に貢献する少なくとも２つの測定可能なパラメータ、つまり、層深さ（図１で、「Ｄ」で示した（ＤＯＬ））および、圧縮応力（ＣＳ）を有する。
【００５４】
ガラス物品とイオン交換溶液の接触期間は、ガラス母材中のより小さいイオンが、イオン交換溶液中のより大きいイオンで置換される反応を高めるように選択する。いくつかの実施形態において、ガラス物品は、イオン交換溶液と、約５時間以上から約７時間以下、約５．５時間以上から約６．５時間以下、または、その中の任意の部分範囲など、約４時間以上から約８時間以下の期間、接触させられる。
【００５５】
ガラス物品がイオン交換溶液と接触している間のイオン交換溶液の温度は、ガラス母材中のより小さいイオンが、イオン交換溶液中のより大きいイオンで置換される反応を高めるように選択する。いくつかの実施形態において、ガラス物品がイオン交換溶液と接触している間のイオン交換溶液の温度は、約３８０℃以上から約４００℃以下、約３８５℃以上から約３９５℃以下、約３９０℃、または、その中の任意の部分範囲など、約３７０℃以上から約４１０℃以下である。
【００５６】
イオン交換溶液の組成物は、イオン交換処理の効果を助け、それによって、ガラス物品の物性を高める。例であると共に、いかなる特定の理論にも縛られる訳ではないが、リチウムを含むガラス組成物は、２段階の処理が行われることによって、深いＤＯＬを生じるイオン交換処理がなされうるもので、その２段階の処理において、ガラス物品は、最初に、ＮａＮＯ３が１００％の溶融浴に接触させられ、次に、ガラス物品は、ＫＮＯ３が１００％の溶融浴に接触させられる。更に、ガラス物品を、９５％のＫＮＯ３および５％のＮａＮＯ３を含む溶融浴と接触させる工程を含む１段階のイオン交換処理も、深い層深さを有するガラス物品を生じるだろう。しかしながら、深い層深さだけでは、優れた摩耗耐性および強度を確実なものにしない。一方、本明細書に開示した特定の組成物を有するイオン交換溶液を、本明細書に開示した期間、本明細書に開示した温度で用いることで、優れた摩耗耐性および優れた強度の両方を有するガラス物品を提供する。
【００５７】
いくつかの実施形態において、イオン交換溶液は、ＮａＮＯ３およびＫＮＯ３の混合物を含む。いくつかの実施形態において、イオン交換溶液は、ＫＮＯ３を約６５モル％以上から約７５モル％以下の濃度で含み、ＮａＮＯ３を約２５モル％以上から約３５モル％以下の濃度で含む。いくつかの他の実施形態において、イオン交換溶液は、ＫＮＯ３を約６８モル％以上から約７２モル％以下の濃度で含み、ＮａＮＯ３を約２８モル％以上から約３２モル％以下の濃度で含む。更にいくつかの他の実施形態において、イオン交換溶液は、ＫＮＯ３を約７０モル％の濃度で含み、ＮａＮＯ３を約３０モル％の濃度で含む。
【００５８】
本明細書に開示したガラス組成物およびイオン交換条件を用いて、優れた摩耗耐性を有し、高強度のガラス物品を提供する。本明細書に開示した実施形態により形成された強化ガラス物品の強度および摩耗耐性を、次に記載する落下および摩耗試験によって測定する。
【００５９】
本明細書の開示で用いるように、ガラス物品の強度を、２段階の落下試験によって測定する。落下試験のために、ガラス物品を切断し、切断した縁部を、研削、研磨、エッチングなどによって仕上げ加工して、切断したガラス物品を、元のカバーガラスを取り外した（携帯電話などの）ハンドヘルド型装置に配置しうる大きさになるようにする。切断工程および縁部仕上げ加工後に、ガラス物品にイオン交換処理を行う。イオン交換処理が完了したら、強化ガラス物品を洗浄し、乾燥させて、ハンドヘルド型装置に固定して、試験装置を形成する。２段階の落下試験の第１段階は、試験装置を第１の向きに配置して、試験装置を、第１の向きで、高さ１メートルから平滑な花崗岩に落下させる工程を含む。落下した時に試験装置のガラス物品に亀裂を生じた場合には、そのガラス物品は不合格であり、試験を続けない。しかし、試験装置のガラス物品に亀裂を生じない場合には、亀裂を生じなかった試験装置を、次に、第２の向きに配置して、高さ１メートルから平滑な花崗岩に落下させる。この処理を、１８の異なる向きについて繰り返す。１８の全ての向きで落下された後に亀裂を生じなかった試験装置を、次に、２段階の落下試験の第２段階に送る。
【００６０】
落下試験の第２段階は、落下試験の第１段階の間に亀裂を生じなかった試験装置だけに行われる。落下試験の第２段階において、試験装置を、様々な高さから、１８０グリットの紙やすりに落下させる。試験装置を、ガラス物品が、試験装置のうち最初に紙やすりに接触する部分となるように向ける。試験装置を、２２ｃｍ、３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ、９０ｃｍ、１００ｃｍ、１１０ｃｍ、１２０ｃｍ、１３０ｃｍ、１４０ｃｍ、１５０ｃｍ、１６０ｃｍ、１７０ｃｍ、１８０ｃｍ、１９０ｃｍ、２００ｃｍ、２１０ｃｍ、および、２２１ｃｍの高さから落下させる。次に、ガラス物品に亀裂を生じる高さを、その試験装置の落下高さとして記録する。一方、ある高さから落下させた時に、試験装置のガラス物品に亀裂を生じない場合には、ガラス物品は、その高さの落下試験に「合格した」と称する。例として、１３０ｃｍから落下させた場合には亀裂を生じないが、１４０ｃｍから落下させた場合には亀裂を生じる試験装置内のガラス物品は、１３０ｃｍの落下試験は合格だが、１４０ｃｍの不合格高さを有すると記載しうる。
【００６１】
いくつかの実施形態において、ガラス物品は、約２００ｃｍ以上、約２１０ｃｍ以上、約２２１ｃｍ以上、または、もっと高いなど、約１９０ｃｍ以上の高さからの落下試験に合格する。
【００６２】
本明細書に記載したような摩耗耐性を、リングオンリング耐摩耗性（ＡＲＯＲ）試験で測定する。材料の強度を、破損を生じる時の応力として定義する。ＡＲＯＲ試験は、板ガラス試料を試験するための表面強度測定であり、本明細書に記載のＡＲＯＲ試験方法は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ  Ｅｑｕｉｂｉａｘｉａｌ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｏｆ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  ａｔ  Ａｍｂｉｅｎｔ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」と称されるＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０９（２０１３）に基づいている。ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９−０９の内容は、参照により、全体として本明細書に組み込まれる。リングオンリング試験前に、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  ｂｙ  Ｆｌｅｘｕｒｅ（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  ｏｆ  Ｒｕｐｔｕｒｅ）」と称されるＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２（２０１２）の「Ａｂｒａｓｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」というタイトルの付録Ａ２に記載された方法および装置を用いて、ガラス試料を、ガラス試料に送られる９０グリットの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子で摩耗させる。ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２の内容、および、特に付録２の内容は、参照により、全体として本明細書に組み込まれる。
【００６３】
リングオンリング試験の前に、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２の図Ａ２．１に示された装置を用いて、ガラス系物品の表面を、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２、付録２に記載されたように摩耗させて、試料の表面欠陥条件を標準化および／または制御する。研磨材を、ガラス系物品の表面に、３０４ｋＰａ（４４ｐｓｉ）の空気圧を用いて、１０４キロパスカル（ｋＰａ）（１５ポンド／平方インチ（ｐｓｉ））の力でサンドブラストする。空気流が確立した後に、５ｃｍ３の研磨材を漏斗へ落とし入れて、試料を、研磨材投入後に５秒間、サンドブラストする。
【００６４】
ＡＲＯＲ試験を行うために、図２に示したような少なくとも１つの摩耗面を有するガラス系物品を、２つの異なる大きさで同心円のリングの間に配置して、等二軸曲げ強度（つまり、材料が、２つの同心円のリングの間で曲げられた場合に、材料が耐えることが可能な最大応力）を特定する。ＡＲＯＲ構成４００において、摩耗したガラス系物品４１０は、直径Ｄ２を有する支持リング４２０によって支持される。力Ｆが、負荷セル（不図示）によって、ガラス系物品の表面に、直径Ｄ１を有する負荷リング４３０で加えられる。
【００６５】
負荷リングと支持リングの直径の比Ｄ１／Ｄ２は、０．２から０．５の比でありうる。いくつかの実施形態において、Ｄ１／Ｄ２は０．５である。負荷および支持リング４３０、４２０は、支持リングの直径Ｄ２の０．５％以内のずれで、同心円に位置合わせされるべきである。試験に用いる負荷セルは、選択された範囲のいかなる負荷でも、±１％以内の精度を有するべきである。試験は、２３±２℃の温度で、かつ、４±１０％の相対湿度で行われる。
【００６６】
固定部の設計については、負荷リング４３０の突出面の半径ｒは、ｈ／２≦ｒ≦３ｈ／２の範囲であり、ｈは、ガラス系物品４１０の厚さである。負荷および支持リング４３０、４２０は、ＨＲｃ＞４０の硬度を有する高硬度スチールで製作される。ＡＲＯＲ固定部は、市販品から入手可能である。
【００６７】
ＡＲＯＲ試験について意図した不合格判断の仕組みは、負荷リング４３０内の表面４３０ａで始まるガラス系物品４１０の破損を観察するものである。この領域外で、つまり、負荷リング４３０と支持リング４２０の間で発生する破損は、データ分析から除かれる。しかしながら、ガラス系物品４１０は、薄く、強度が高いので、試料の厚さｈの１／２を超える大きな撓みが観察されることがある。したがって、負荷リング４３０の真下から高いパーセントで破損が始まるのを観察することは、稀ではない。リング内とリングの下の両方における（歪みゲージ分析により収集した）応力、および、各試料の破損源を知らないと、応力を正確に計算することはできない。したがって、ＡＲＯＲ試験は、測定した応答としての破損時のピーク負荷に注目する。
【００６８】
ガラス系物品の強度は、表面に傷があるかに左右される。しかしながら、ガラスの強度は、本来統計的なものであるので、所定の大きさの傷がある可能性は、正確には予想できない。したがって、いくつかの場合において、確率分布を、取得したデータを統計的に表すのに使用しうる。
【００６９】
実施形態において、約０．８ｍｍ以上の厚さを有するガラス物品は、約３７ｋｇｆ（約３６３Ｎ）以上など、約３５ｋｇｆ（約３４３Ｎ）以上の摩耗耐性を有する。他の実施形態において、約０．８ｍｍ以上の厚さを有するガラス物品は、約４０ｋｇｆ（約３９２Ｎ）以上など、約３９ｋｇｆ（約３８２Ｎ）以上の摩耗耐性を有する。実施形態において、約０．５５ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品は、約１７ｋｇｆ（約１６７Ｎ）以上など、約１５ｋｇｆ（約１４７Ｎ）以上の摩耗耐性を有する。他の実施形態において、約０．５５ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品は、約１９ｋｇｆ（約１８６Ｎ）以上など、約１８ｋｇｆ（約１７７Ｎ）以上の摩耗耐性を有する。
【００７０】
本明細書に開示した強化ガラス物品を、表示部を有する物品（表示用物品）（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含む消費者向け電子機器）、建築用物品、輸送用物品（例えば、自動車、電車、航空機、海洋船舶など）、家庭用器具物品、若しくは、ある程度の透明性、擦り耐性、摩耗耐性、または、それらの組合せを必要とする任意の物品などの他の物品に組み込みうる。本明細書に開示した任意の強化した物品を組み込んだ例示的な物品を、図３Ａ、３Ｂに示している。具体的には、図３Ａ、３Ｂは、前面２０４、後面２０６および側面２０８を有する筐体２０２と、少なくとも部分的には、または、全体が筐体内にある電気的構成要素（不図示）であって、少なくとも制御部、メモリ、および、筐体の前面に、または、前面に隣接した表示部２１０を含む電気的構成要素と、表示部を覆うように筐体の前面に、または、前面を覆うカバー基板２１２とを含む消費者向け電子装置２００を示している。いくつかの実施形態において、カバー基板２１２または筐体２０２は、本明細書に開示した任意の強化ガラス物品を含みうる。
【実施例】
【００７１】
本開示の実施形態は、次に記載する制限するものではない実施例によって、さらに明確になるだろう。
【００７２】
ガラス試料、以下の成分を混合して溶融させることによって用意した：６５．３８モル％のＳｉＯ２、１１．０４モル％のＡｌ２Ｏ３、９．６９モル％のＮａ２Ｏ、０．０６モル％のＫ２Ｏ、１０．６７モル％のＬｉ２Ｏ、０．４６モル％のＭｇＯ、０．８１モル％のＣａＯ、１．８０モル％のＺｒＯ２、０．０２モル％のＴｉＯ２、０．０５モル％のＳｒＯ、および、０．０２モル％のＦｅ２Ｏ３。表１に示した厚さを有するガラスシートを、ダウンドロー処理によって形成した。形成したガラスシートを望ましい大きさに切断して、切断縁部を仕上げ加工した。次に、仕上げ加工したガラスシートを、表１に示した組成物を有する溶融塩イオン交換浴に浸漬させた。仕上げ加工後のガラスシートを、表１に示した期間、イオン交換浴槽に保持した。その後、様々な試料を、表１に示した濃度を有する第２のイオン交換浴に、表１に示した期間および温度で浸漬させた。次に、強化ガラスシートに、本明細書に記載の摩耗耐性試験を行った。ガラス物品に、上記のような落下試験も何度か行った。これらの試験の結果を表１に示す。
【００７３】
【表１−１】
2019509965.tif 000003
【００７４】
【表１−２】
2019509965.tif 000004
【００７５】
表１において、「ＮＡ」は、第２のイオン交換処理も落下試験も行われなかったことを示す。更に、表１で、落下試験の２２１ｃｍより低い「高さ」は、落下試験後にガラス物品に亀裂が存在することによって、ガラスシートが破損した高さを示す。例えば、比較例１として高さ１から落下させたガラスシートは、１１０ｃｍの高さからの落下で亀裂を示すことによって、破損した。しかしながら、２２１ｃｍが、ガラス物品を落下させうる最大高さである。したがって、表１において、「高さ」が「＞２２１」の落下試験は、試験を行ったいずれの高さでも、そのガラス物品に亀裂を生じなかったことを示す。
【００７６】
表１に示すように、７０モル％のＫＮＯ３および３０モル％のＮａＮＯ３を含む１つの溶融塩浴でイオン交換された試料１、２は、落下試験と摩耗試験の両方において、２つのイオン交換浴処理でイオン交換された比較例（つまり、比較例１、３、４）、または、９５モル％のＫＮＯ３および５モル％のＮａＮＯ３を含む溶融塩浴でイオン交換された比較例（つまり、比較例２）より優れた性能を示した。
【００７７】
当業者には、請求した主題の精神および範囲を逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に様々な変更および変形が可能なことが明らかだろう。したがって、本明細書は、本明細書に記載の様々な実施形態の変更例および変形例も、そのような変更例および変形例が添付の請求項および、その等価物の範囲内である限りは、網羅することを意図する。
【００７８】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７９】
実施形態１  
ガラス物品の強化方法において、
ガラス物品を、約４時間以上から約８時間以下の期間、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液と接触させる工程と、
前記イオン交換溶液を、前記ガラス物品から分離する工程と、
を含み、
前記イオン交換溶液は、
約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、
約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３と、
を含み、
前記接触工程前に、前記ガラス物品は、
約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、
約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、
約８モル％以上から約１４モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、
０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２と、
を含むものである方法。
【００８０】
実施形態２  
前記ガラス物品の厚さは、約１ｍｍ以下である、実施形態１に記載のガラス物品の強化方法。
【００８１】
実施形態３  
前記ガラス物品の厚さは、約０．４５ｍｍ以上から約０．８５ｍｍ以下である、実施形態１に記載のガラス物品の強化方法。
【００８２】
実施形態４  
前記接触工程の前記期間は、約５時間以上から約７時間以下である、実施形態１に記載のガラス物品の強化方法。
【００８３】
実施形態５  
前記イオン交換溶液は、前記接触工程中に、約３８０℃以上から約４００℃以下の温度を有するものである、実施形態１に記載のガラス物品の強化方法。
【００８４】
実施形態６  
前記イオン交換溶液は、
約６８モル％以上から約７２モル％以下のＫＮＯ３と、
約２８モル％以上から約３２モル％以下のＮａＮＯ３と、
を含むものである、実施形態１に記載のガラス物品の強化方法。
【００８５】
実施形態７  
前記イオン交換溶液は、約７０モル％のＫＮＯ３と、約３０モル％のＮａＮＯ３とを含むものである、実施形態１に記載のガラス物品の強化方法。
【００８６】
実施形態８  
前記ガラス物品は、
約６２モル％以上から約６８モル％以下のＳｉＯ２と、
約１０モル％以上から約１３モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約７モル％以上から約１０モル％以下のＮａ２Ｏと、
約９モル％以上から約１３モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０．０１モル％以上から約０．０７モル％以下のＫ２Ｏと、
０．０１モル％以上から約０．５モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約１モル％以下のＣａＯと、
を含むものである、実施形態１に記載のガラス物品の強化方法。
【００８７】
実施形態９  
強化ガラス物品の製造方法において、
ガラス物品を、約４時間以上から約８時間以下の期間、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液と接触させる工程と、
前記イオン交換溶液を、前記ガラス物品から分離する工程と、
から実質的になり、
前記イオン交換溶液は、
約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、
約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３と、
から実質的になり、
前記接触工程前に、前記ガラス物品は、
約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、
約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、
約８モル％以上から約１４モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、
０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２と、
から実質的になるものである方法。
【００８８】
実施形態１０  
前記イオン交換溶液は、
約６８モル％以上から約７２モル％以下のＫＮＯ３と、
約２８モル％以上から約３２モル％以下のＮａＮＯ３と、
を含むものである、実施形態９に記載の強化ガラス物品の製造方法。
【００８９】
実施形態１１  
ガラス物品は、
約６２モル％以上から約６８モル％以下のＳｉＯ２と、
約１０モル％以上から約１３モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約７モル％以上から約１０モル％以下のＮａ２Ｏと、
約９モル％以上から約１３モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０．０１モル％以上から約０．０７モル％以下のＫ２Ｏと、
０．０１モル％以上から約０．０５モル％以下のＭｇＯと、
０．２モル％以上から約１モル％以下のＣａＯと、
を含むものである、実施形態９に記載の強化ガラス物品の製造方法。
【００９０】
実施形態１２  
前記イオン交換溶液は、前記接触工程中に、約３８０℃以上から約４００℃以下の温度を有するものである、実施形態９に記載の強化ガラス物品の製造方法。
【００９１】
実施形態１３  
強化アルミノケイ酸塩ガラス物品において、
前記ガラス物品は、
前駆体ガラス物品と、接触中に約３７０℃以上から約４１０℃以下の温度を有するイオン交換溶液を、約４時間以上から約８時間以下の期間、互いに接触させる工程と、
前記イオン交換溶液を、前記前駆体ガラス物品から分離して、前記強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を生成する工程と、
を含む方法によって形成され、
前記イオン交換溶液は、
約６５モル％以上から約７５モル％以下のＫＮＯ３と、
約２５モル％以上から約３５モル％以下のＮａＮＯ３と、
を含み、
前記前駆体ガラス物品は、
約５５モル％以上から約７５モル％以下のＳｉＯ２と、
約８モル％以上から約１５モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約５モル％以上から約１２モル％以下のＮａ２Ｏと、
約８モル％以上から約１５モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０モル％以上から約２モル％以下のＫ２Ｏと、
０モル％以上から約２モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＣａＯと、
０モル％以上から約２モル％以下のＺｒＯ２と、
を含み、
約１９０ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐えるものであるガラス物品。
【００９２】
実施形態１４  
前記前駆体ガラス物品は、
約６２モル％以上から約６８モル％以下のＳｉＯ２と、
約１０モル％以上から約１３モル％以下のＡｌ２Ｏ３と、
約７モル％以上から約１１モル％以下のＮａ２Ｏと、
約９モル％以上から約１２モル％以下のＬｉ２Ｏと、
０モル％以上から約１モル％以下のＫ２Ｏと、
０モル％以上から約１モル％以下のＭｇＯと、
０モル％以上から約１モル％以下のＣａＯと、
を含むものである、実施形態１３に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【００９３】
実施形態１５  
約２００ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐えるものである、実施形態１３に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【００９４】
実施形態１６  
約２２０ｃｍ以上の高さからの落下試験に耐えるものである、実施形態１３に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【００９５】
実施形態１７  
約０．８ｍｍ以下の厚さ、および、約３５ｋｇｆ（約３４３Ｎ）以上の摩耗耐性を有する、実施形態１３に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【００９６】
実施形態１８  
約０．５５ｍｍ以下の厚さ、および、約１５ｋｇｆ（約１４７Ｎ）以上の摩耗耐性を有する、実施形態１３に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【００９７】
実施形態１９  
前記イオン交換溶液は、
約６８モル％以上から約７２モル％以下のＫＮＯ３と、
約２８モル％以上から約３２モル％以下のＮａＮＯ３と、
を含むものである、実施形態１３に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【００９８】
実施形態２０  
前記イオン交換溶液は、前記接触工程中に、約３８０℃以上から約４００℃以下の温度を有するものである、実施形態１３に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品。
【００９９】
実施形態２１  
消費者向け電子製品において、
前面、後面、および、側面を有する筐体と、
少なくとも部分的には前記筐体内に備えられ、少なくとも、制御部、メモリ、および、前記筐体の前記前面に、または、該前面に隣接して備えられた表示部を含むものである電気的構成要素と、
前記表示部の上に配置されたカバーガラスと、
を含み、
前記筐体の一部または前記カバーガラスの少なくとも１つが、実施形態１３に記載の強化アルミノケイ酸塩ガラス物品を含むものである電子製品。
【符号の説明】
【０１００】
１００  ガラス物品
１１０  圧縮応力層
２００  消費者向け電子装置
２０２  筐体
２１０  表示部
２１２  カバー基板
４１０  ガラス系物品
４２０  支持リング
４３０  負荷リング
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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